3D创新实验室解决方案
3D一体机方案
前 言
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》中提出“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视。把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，超前部署教育信息网络。”“充分利用优质资源和先进技术，创新运行机制和管理模式，整合现有资源，构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施。加快终端设施普及，推进数字化校园建设……”。
2012年9 月5 日国务院召开的“全国教育信息化工作电视电话会议”上，中共中央政治局委员、国务委员刘延东发表的重要讲话中指出：“要推动'宽带网络校校通，多管齐下加快推进学校接入宽带，探索建立可持续的运营维护机制，完善学校教育信息化基础设施。要推动‘优质资源班班通’，加快优质教育资源共享。促进教学方式与学习方式变革，实现教与学、教与教、学与学的有效互动。”教育信息化建设工作已由部委工作上升为国家行动。
为了全面实现教育信息化，云幻教育科技股份有限公司成功设计了“3D创新实验室解决方案”，全面实现国家教育信息化“三通工程”中的“优质资源”、“创新资源”和“新型资源云平台”的目标。“3D创新实验室解决方案”由“3D液晶触摸一体机”与“云幻3D教学资源”智慧化组合而成，可实现从平台通道（云平台、云空间）、环境（网络基础、设备、教室等）、资源（优质资源、稀缺资源、专递资源、多媒体多格式网络资源等）到活动（教、学、互通等）的全部数字化、智能化的服务，为师生提供开放式数字化智能化教学环境，3D创新教学在全国的大面积推广，引领了一场深刻的空间教学革命。“3D创新实验室解决方案”真正实现了“信息技术与教育学习全面深度融合”，做到了以教育信息化带动教育现代化，破解了制约我国教育发展的“资金投入大，建设周期长，研发能力弱，维护管理难，服务能力差”的难题，促进了教育的创新与变革。由信息化带动的这场教育革命已经在全国引爆！
3D创新实验室项目中，我们根据教学本身的情况及科学性、先进性、便捷化等特点，特采用一种全新的3D智能教室建设方案，以3D教学软件为核心，配合3D3D液晶触摸一体机等设备来实现沉浸式、探索式、体验式的教学理模式。
作为全球教育创新的一大趋势，学校可利用3D进行更好地教学，并保持与时俱进。配备了相应的3D影视频资料库，上课时随时调用改变了以往只能利用多媒体设备进行课件教学的弊端，从而丰富了老师的教学内容、为学生带来更真实而动态的学习环境，进而大大地调动了学生的学习热情，并大幅提升了他们的学习成绩，相信很多教师与学生也很期待3D效果在课堂教学方面的大展身手。
目 录
国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）指出：把改革创新作为教育发展的强大动力。教育要发展，根本靠改革。以体制机制改革为重点，鼓励地方和学校大胆探索和试验，加快重要领域和关键环节改革步伐。创新改革教学内容、方法、手段，建设现代学校制度。加快解决教育与资源相对短缺的矛盾、增强教育活力与体制机制约束的矛盾，为教育事业持续健康发展提供强大动力。结合实际，加紧特色创新教育资源的开发与整合，开展多种模式资源运用；加快教育信息化建设，引进优质教育资源研发技术，吸引企业合作设立教育教学、实训、研究机构或项目。鼓励开展多种形式的交流与合作。探索多种方式利用先进优质教育资源，促进优质教育资源普及共享；
《“十二五”国家科技计划信息技术领域2013年度备选项目征集指南》第三部分明确指出“虚拟现实与数字媒体”，虚拟现实技术研发及应用作为一项重点扶持技术，通过国家政策引导和政府扶持等办法促进虚拟现实技术在教育领域的发展。
2014年12月由教育部教育装备研究与发展中心在北京成立“中国系统仿真学会3D教育与装备专业委员会”（简称3D教育专委会）,来自全国和地方有关教育部门的负责人和学者、专家等参加了会议。业内专家、学者结合3D教育资源与现有课程体系整合的时代性、必要性和紧迫性做了充分论述，对3D教育的发展寄予厚望。
成立该专委会的目的是着力系统解决我国3D教育领域目前存在的一些问题，营造3D教育良好的学术氛围，打造3D教育良好的生态圈，制定我国3D教育装备的行业标准，引领我国3D教育健康有序的发展。
国家主席习近平给2015年5月在青岛举行的国际教育信息化大会的贺信中强调，因应信息技术的发展，推动教育变革和创新，构建网络化、数字化、个性化、终身化的教育体系，建设“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型社会，培养大批创新人才。
多媒体教室一直以来都是学校信息化建设的重点，通过将文字、图形、图像、声音集合在一起，采用生动活泼的声像显示，不仅丰富了教学手段，扩充了教学资源，而且更提高了课堂教学效果。充实、形象、生动的授课内容，声像并茂的教学形式，激发学生的学习兴趣，强调了“以学生为主”的教学新思路，极大得提高了教学质量。
当前，各大院校随着多媒体教室的不断引入，多媒体教室建设需求不断发展，出现许多新的特性，必须如何才能更加生动的教学，与学生产生互动性，在不断减轻老师压力的同时，能更快速的提高教学质量，这是对现代多媒体教学更高的要求，也是本次项目设计的要求：
1. 利用3D创新实验室进行基于3D互动教学软件的体验式教学；
2. 基于互动教学的思路，采用3D互动教学；
3. 利用多媒体影视显示设备来显示3D视频图像及媒体信息，以丰富老师的教学内容；
4. 利用3D创新实验室来实现创新课堂的互动教学；
整个项目设计在设备选型上，我们采用了针对教育行业的知名企业所生产的一系列产品，并针对教育，联合教育部一起研发了一系列配套3D教学资源；在3D教育行业受到了老师的一致好评。
1) 3D创新实验室的简单易用和个性化需求。
由于每个老师对计算机的掌握程度不同，老师需要3D创新实验室简单易用，一看就会，轻松连接，而无须太多复杂的操作便能够很快的进行信息化教学。
2) 3D创新实验室使用丰富的教学功能。
信息化教学是教学的一种手段，其目的是为了提高教学效果。这种信息化手段是否符合教学习惯，是否有丰富实用的教学功能，真正帮助老师进行教学，提高教学效果就成为老师最为关心的问题。
3) 产品性能优越性。
在教学过程中，3D创新实验室使用频率是相当高的，除了一般3D教学外，学校也可以在2D模式下用来会议研讨及各种多媒体活动。因此，在产品性能选型上，必须选用性价比高的设备，以免在使用过程中出现问题，影响教学等活动。
4) 良好的售后服务保障。
在整个3D创新实验室中使用的设备必须具备良好的售后服务保障，以免真正出现问题，而不知道找哪一方负责维护和维修。
1) 通讯协议标准
网络层和传输层TCP/IP协议并兼容IPX协议，支持PPP和SLIP协议。
2) 布线和电气安装标
Ø GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线工程设计规范
Ø ANSI EIA/TIA607民用建筑通讯接地标准
Ø ANSI EIA/TIA-568A商务建筑布线标准
Ø ANSI EIA/TIA-569A商务建筑通道标准
Ø ANSI EIA/TIA-606商务建筑布线系统文档建立标准
Ø EIA/TIA TSB-67商务建筑布线系统测试标准
Ø GB50254-50259-96《电气装置安装工程施工及验收设计规范》
Ø GA/T75-94《中华人民共和国公共安全行业标准》
Ø GB6510-86《30MHz-1GHz音频和视频信号电缆分配系统》
Ø GY106-92《民用建筑电缆电视系统工程技术规范》
Ø 《民用建筑电气设计标准》
3) 专用产品标准
Ø 设计中采用的专用产品，其生产检验过程符合我公司制定的企业产品标准。
Ø 标准号：MAGICLOUD——YH-001A、MG-001
在此次方案设计中，我们以一个最先进的设计理念对整个系统进行设计，完全实现3D教学、现场演示、3D课件教学、研讨、大屏幕显示功能，并且便捷上网、使各种图像、音视频完美展现等用户所需要的功能。
3D教学具有可视化和可参与性，能更加形象、更容易引发学生关注和兴趣等优势，让学生以全新的方式学习，特别对于生物、物理、化学、科学等各学科特殊知识内容，有了3D教学的辅助，可以使教学更生动易懂，大大提高学生的成绩以及学生对知识的记忆时间。
3D教学模式可以加深孩子们对所学能力模块知识的主观认识；通过师生互动、生生互动和生境互动，充分调动学生的自主性，促进学生独立性和创新能力的发展。灵活的教学方法和学习方式能使学生的行为和思想有很大的自由度，促使他们独立思考和解决问题，增强其自主意识、创新能力。
3D创实验室能在变动状态下保持不变的几何关系，使静态的物体变动态，抽象的概念变形象，枯燥的内容变有趣。
3D教学就是利用虚拟技术模拟难以讲解的教学场景，对于在现实生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程，以及一些不可能出现的场景（如金字塔是如何建成的，晶体内部结构，天体形成等），在3D教室呈现，为学生创设一个情景化的学习环境，多维度呈现学习内容，调动学生视觉、听觉、动觉等多感官参与，让学生们感受到极强的逼真感，使抽象的概念和理论更加直观化、形象。并且在3D教室中学生可以放心的进行各种实验（物理、化学）练习（如爆炸、化学反应、青蛙解剖等），不必担心由于操作的失误所带来的各种危险。
3D教学可以使学生以全新的方式学习，如用二维方式进行教学，一些复杂的概念将很难被学生理解。而且，无论是老师的教授过程还是对学生的吸引程度，二维方式都很难与3D媲美。3D教学不仅使学生们喜欢上课，而且还能加深学生在课上学到的知识。用3D图像解释复杂概念时候，会变得更容易理解，利于学生更好将课程内容形象化，发挥学生想象力。经历过3D教学的孩子，能够通过肢体语言、模型展示等方法，增强了视觉化的记忆能力，从而帮助学生缩短了学习概念的时间，提高了学生在课堂中的注意力并使他们更深入地思考问题；缩短学生对信息的记忆时间。
3D教学是一个崭新的教育方式，是视听教育的未来发展方向，将开创一个全新教学模式。开展和推广3D教学，将成为我国教育国际化的重要推动力。3D互动智能系统主要功能有以下几个方面：
（一）3D创新实验室系统组成
3D教学环境的搭建非常便利。需要做的只是布置一间3D教室、一台支持3D液晶触摸一体机（84吋）、3D眼镜、3D眼镜消毒车、3D教学软件（小学、初中、高中软件资源库）。即3D互动教学软件、3D智能显示平台。
（二）3D液晶触摸一体机
由于设备的软硬件一体化、智能化，整个系统智能可控，功能可扩展性强；集成度高，对于学校的多功能应用——电视、投影、触摸、PC等设备无需重复购买，重复建设。管理方便，可以远程集中控制开关机，可减少工作量；操控切换频道，可作为校园广播系统的一部分，一机多能。
（三）3D教学软件（资源）
3D教学软件（资源）涵盖小学、初中和高中课程知识内容；学科主要有：数学（几何）、物理、化学、生物；科学知识主要以科普知识为主。资源近七百部。
数学（几何）：将抽象复杂的概念，通过生动的立体展示进行分解演示；
物理：将运动、摩擦、力学、声学、光学等转换原理通过立体展示展示转换过程；
化学：利用3D教学视频互动操控，将每个独立的元素，化学分子反应及运动，演示不同元素如何发生反应的过程原理；
生物：创设3D生态情景，将已知生活中的生命活动和生命迹象、细胞合成及分裂现象从静态到动态、由抽象到形象；
科普知识：虚拟再现，地球板块变迁，感知沧海桑田的历史痕迹，太空宇宙等奥秘。
（四）3D专题教育资源（校园公共安全+传统文化）
3D专题教育主要围绕校园安全教育与传统文化教育为主；通过立体，形象、生动有趣的3D卡通形象，动画情节，贴近校园安全及传统美德文化，高度仿真教育场景。
3D校园安全教育包括：挤压事故、体育活动事故、消防事故、学生事故、乘坐电梯事故、自然灾害事故等；
3D传统文化教育包括：谦让、儒学、美德、礼仪、民族精神等。
在中小学课堂教学过程中，现阶段，交互式电子白板是传统教育与现代教育优势互补的基本表现手段；
3D教学能够有效地提高课堂教学效果和效率，提高学生的学习兴趣和交互能力；
3D教学的推广和有效利用，能够显著地改变教师的传统教育观念，提高教师的教育技术能力和信息素养，革新课堂教学；
3D教学必须作为课堂教学信息化环境建设的整体来统筹设计，没有教师素质的提高和学科教学资源的支持，3D教学就不可能实现有效的推广和利用；
3D教学必须在技术路线上作新的思考和革新，投影与电子白板的有机结合，进一步降低成本，才能够走向大众，走向普及。
3D创新实验室通过智能平板的触动，构造便捷的交互式教学互动环境，让教学变得更加生动、形象、活跃、丰富。让老师随时掌握学生的学习情况，主动调整教学重点。一方面，可以激发学生积极主动的学习热情，使学生的思维活跃、兴趣盎然地参与教学活动，培养他们积极思考,发展思维、形成能力；另一方面可以使教师以教为主变成学生以学为主，从而提高教学质量，优化教学过程，增强教学效果。
这是已经较熟练使用PC多媒体技术应用基础的教师的应用方式。在这种应用方式下，教师已经较熟悉多媒体的特性，心理上也开始接受这个新鲜事物，并能有效地利用3D多媒体进行授学。这一层次的课堂教学仍以教师主导为主要特征。此时，教师对支持的需求已从技术逐渐转向资源的设计开发和教学设计。其应用主要表现在:
教师可以在3D教学软件上熟练操作，离开了操作台，又可以面向学生站在大屏幕前，这个变化使教师从远离集体又回到学生集体当中。
每当教师在液晶屏前操作台演示课件时，教师在讲台的走动和时间的延迟，很容易对一些注意力不易集中的学生造成冗余信息传递而破坏他对知识内容的关注和理解。这点尤其应避免在教学中出现。由于学生对屏幕关注的增多，加强了集体共同参与的学习过程，教师也变成整个学习集体中的一员，不再是远离学生的躲在设备后的软件或设备的操作者，学生在无意识中达成了更多的与老师和同学的情感上的交流沟通，学习兴趣也随之提高。
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序号 |
技术规格要求 |
数量 |
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3D教学课件资源 |
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1 |
3D教学优质资源库描述： 1.资源内容涵盖《传统文化》主题；《数学》学科知识及《地理科学》、《生命科学》、《自然科学》科普知识等科普知识等。 2. 视频资源≥HD720P，3D效果出众，影像呼之欲出，触手可及。 3. 3D教学资源每部时长不超过2-6分钟，为上下、排列格式兼容3D投影模式。 一)科普知识资源包含有： 地球科学：1)月亮2)天上的太阳3)土壤破坏的原因及其保护4)碎屑沉积岩5)变质岩6)月相7)改善我们的学校环境8)森林的重要性9)节约能源和保护环境10)侵蚀11)太阳能12)褶皱山和断块山13)气团14)气候变化15)云的形成和种类16)锋面和天气状况17)热点火山（夏威夷群岛的形成）18)森林生态系统19)光与影20)月食21)日食 生命科学：1)人脑- 人体的计算机2)肾脏-身体的过滤器3)护理好你的牙齿4)口腔护理5)营养缺乏症（维生素A，维生素6)种子萌发7)种子萌芽所需的条件8)微小却致命的微生物9)开花植物10)牙齿11)辨别青蛙卵12)女性生殖系统13)男性生殖系统14)动物细胞15)细胞到生物16)细胞（形状与功能）17)人类的性别决定18)消化与排泄系统19)呼吸和循环系统20)血细胞 自然科学：1)区分物理变化和化学变化2)响亮的与柔和的声音3)无处不在的电4)物质的三态5)漂浮与下沉6)万有引力7)热能8)楔子和螺丝钉9)斜面10)杠杆11)力与运动12)自然指示剂13)灭火器14)声波在不同媒介中的传播15)滚动摩擦力和滑动摩擦力16)增加或减少摩擦17)塑料的性质和用途18)水的熔点与沸点19)力：推或拉20)区分混合物与化合物 二) 学科资源包含有： 数学 : 1)角的识别2)图形的二分之一和四分之一3)乘法表（练习）4)饼状图5)小数的基本概念6)数的因数7)整数的介绍8)质数9)角10)阅读条状图11)图表的介绍 |
1套 |
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3D触控一体机 |
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2 |
1. 内置一体化设计，一键式开关机，外部无电脑模块的连接线，简洁易用； 2. 安全性外观设计，采用铝合金面框，屏外钢化玻璃保护； 3. 配有电视电脑一体遥控器，具有PPT翻页及禁止触控功能。 4. 支持3D显示，可进行2D/3D切换； 5. 屏幕显示尺寸（对角线）：84英寸、液晶LED； 6. 对比度≥3000：1，亮度≥400cd/m2、 7. 内部电脑采用HDMI传输音频和视频（全数字模式），图像物理高清分辨率3840×2160 （1:1 Map点对点显示）达到真正数字全高清要求； 8. 输入端子:≥3路VGA；≥3路Audio；≥1路AV；≥3路HDMI；≥1路TV RF；≥4路TV 多媒体USB；≥1路RS232接口；≥1路RJ45； 9. 绿色环保节能功能：在不关闭整机电源的情况下可一键关闭或开启液晶屏背光，实现节电功能。同时方便课堂教学控制，利于学生集中注意力听课； 10. 内置音箱2*12W。 11. 六点红外触控技术，可实现缩放、旋转图片等功能； 12. 书写方式：手指或笔触摸； 13. 首点响应时间≤11毫秒，连续响应时间≤5毫秒； 14. 全屏坐标定位非线性误差≤1%； 15. 红外触摸防死点功能：在接收器进行单点或多点遮挡后仍能书写； 16. 无需安装触摸模组驱动，无需校准； 17. 触摸屏抗太阳光等强光干扰，照度在88K勒克司仍能正常工作； 18. 无须任何按键，通过手势调取屏幕触摸菜单实现信号源切换、声音、亮度等调节功能。 19. 内置PC采用模块化笔记本电脑方案，抽拉式设计，可实现无接线插拔，采用热管传导无风扇散热设计，确保产品稳定，便于维护； 20. CPU：Intel Core i5,主频为双核四线程3.0GHz或以上；内存：DDR34G内存；硬盘：500G SATA；2G独显；网卡：集成10/100/1000M自适应网卡，网络接口：1个；无线通信：内置WiFi基于IEEE 802.11标准无线宽带，网络传送速率可达54Mbps；USB：（A口）2个以上全高速USB3.0接口； 21. 外接信号输入智能切换功能：当VGA端口或HDMI端口有信号输入时，设备能自动切换至对应通道，无需手动调整。 |
1台 |
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3D资源管理平台 |
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3 |
1. 是整个3D教学系统平台的基础，是所有子系统的入口点和支撑； 2. 将多个子系统实现统一管理、资源共享； 3. 管理平台包含教学优质资源分类、集中管理、存储备份、视频资源点播、媒资教学、师生互动、随堂演练、教学评估等功能模块； 4. 各类教学资源统一界面管理；资源可按年级、课程、主题等分类管理； 5. 知识点排列遵循由浅入深，同步教学课程； 6. 平台对资源数据采用多重加密机制和安全策略，确保数据安全、完整、准确； 7. 平台模块化设计，支持对教学资源、模块子系统进行接口预留和扩展升级 |
1套 |
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移动支架 |
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4 |
1. 与3D触控一体机配套使用。 |
1套 |
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3D眼镜 |
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5 |
1. 偏振度：99.9% 2. 单体透过率：43%±2 3. 光学补偿：125nm 4. 镜片材质及厚度：TAC 0.72mm-1.0mm |
100副 |
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3D眼镜消毒推车 |
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6 |
1. 柜子钢板结构。采用1.0冷轧板钢板折弯而成，抽屉底板采用有机玻璃板 2. 柜体烤漆处理，带有丝印字样（3D眼镜消毒柜字样） 3. 人性化设计，配拉手1个4个脚轮，方便移动 4. 抽屉采用三节导轨，抽屉板为亚克力板，这样可以避免眼镜刮伤 5. 臭氧消毒灯管2组，紫外线消毒灯管2组，配有4个电源按键开关、电源线一条、电源开关一个 6. 四抽尺寸：H90*L89*W40cm；重量约：42.5kg,可放160副3D眼镜 |
1台 |
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设备项目 |
品牌 |
数量 |
单位 |
备注 |
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3D教学资源 |
云幻科教 |
1 |
台 |
小学（80部） |
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3D液晶触摸一体机 |
云幻科教 |
1 |
台 |
84吋 |
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3D资源管理平台 |
云幻科教 |
1 |
张 |
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支架 |
云幻科教 |
1 |
套 |
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3D眼镜 |
云幻科教 |
100 |
副 |
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3D眼镜消毒推车 |
云幻科教 |
1 |
辆 |
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